За допомогою Дуже великого телескопа (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO) астрономи з’ясували характеристики яскравого квазара. Виявилося, що він не лише найяскравіший серед інших квазарів, але є також об’єктом з найбільшою світністю, які коли-небудь спостерігали. Квазари — це яскраві ядра далеких галактик, яких «живлять» надмасивні чорні діри. Чорна діра в цьому рекордному квазарі збільшується в масі, еквівалентній одному Сонцю в день, що робить її чорною дірою з найвищим темпом накопичення маси натепер.
Чорні діри, що живлять квазари, збирають речовину з навколишнього середовища так енергійно, що при цьому виникає величезна кількість випромінювання. Так багато, що квазари є одними з найяскравіших об’єктів на зоряному небі, тобто навіть віддалені ці об’єкти видно із Землі. Зазвичай, найяскравіші квазари вказують на надмасивні чорні діри, що швидко набирають масу.
«Ми виявили чорну діру з найшвидшим зростанням маси серед усіх відомих нині. Її маса становить 17 мільярдів сонць і вона з’їдає в день масу, трохи більшу, ніж у Сонця. Це робить її найяскравішим об’єктом у відомому Всесвіті», — сказав Крістіан Вольф (Christian Wolf), астроном з Австралійського національного університету (Australian National University, ANU) і головний автор дослідження, результати якого опубліковано в Nature Astronomy. Квазар під назвою J0529-4351 міститься так далеко від Землі, що його світлу знадобилося понад 12 мільярдів років, щоб досягти нас.
Матерія, яку чорна діра втягує з навколишнього диска, випромінює стільки енергії, що J0529-4351 у понад 500 трильйонів разів яскравіший від Сонця [1]. «Усе це світло походить від гарячого акреційного диска діаметром сім світлових років — це, мабуть, найбільший акреційний диск у Всесвіті», — зазначив аспірант ANU і співавтор дослідження Семюель Лай (Samuel Lai). Сім світлових років — це приблизно в 15 000 разів більше відстані від Сонця до орбіти Нептуна.
І, що дивно, цей квазар-рекордсмен ховався у всіх на виду. «Дивно, що він був досі невідомим, коли ми вже знаємо про мільйон менш разючих квазарів. Він буквально дивився нам в очі», — сказав співавтор дослідження Крістофер Онкен (Christopher Onken), астроном з ANU. Він додав, що цей об’єкт видно на зображеннях, отриманих під час огляду південного неба за допомогою телескопа Шмідта (ESO Schmidt Southern Sky Survey) ще в 1980 році, але він був визнаний квазаром лише через десятиліття.
Пошук квазарів вимагає точних даних спостережень на великих ділянках неба. Отримані набори даних такі великі, що дослідники часто використовують моделі машинного навчання, щоб аналізувати їх і відрізняти квазари від інших небесних об’єктів. Однак ці моделі навчаються, зважаючи на наявні дані, що обмежує потенційних кандидатів об’єктами, схожими до вже відомих. Якщо новий квазар є більш яскравим, ніж будь-який інший спостережуваний раніше, програма може відхилити його та класифікувати натомість як зорю, не надто віддалену від Землі.
На цьому зображенні показано ділянку неба, в якій міститься квазар-рекордсмен J0529-4351. За допомогою Дуже великого телескопа (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO) в Чилі було встановлено, що цей квазар є найяскравішим об’єктом, відомим нині у Всесвіті. Це зображення створено із знімків, які є частиною «Цифрового огляду неба-2» (Digitized Sky Survey 2). На вставці показано розташування квазара на зображенні, отриманому і «Огляді темної енергії» (Dark Energy Survey).
Авторські права на зображення: ESO/Digitized Sky Survey 2/Dark Energy Survey. Фото з сайту www.eso.org.
Автоматизований аналіз даних із супутника Gaia («Ґайя») Європейського космічного агентства виявив, що J0529-4351 занадто яскравий, щоб бути квазаром, припускаючи, що він натомість є зорею. Торік дослідники ідентифікували його як далекий квазар, виконавши спостереження за допомогою 2,3-метрового телескопа ANU в обсерваторії Сайдинґ Спрінґ в Австралії. Однак для з’ясування того, що це найяскравіший квазар, який коли-небудь спостерігали астрономи, потрібен був більший телескоп і вимірювання більш точним інструментом. Спектрограф X-shooter на VLT ESO в чилійській пустелі Атакама дав змогу отримати важливі дані.
Чорна діра з найшвидшим нарощуванням маси, яку коли-небудь спостерігали, також стане ідеальною мішенню для оновленого інструмента GRAVITY+ на інтерферометрі ESO VLT (VLT Interferometer, VLTI), який призначений для точного вимірювання маси чорних дір, зокрема й тих, що містяться далеко від Землі. Крім того, Надзвичайно великий телескоп ESO (Extremely Large Telescope, ELT), 39-метровий телескоп, який будують в чилійській пустелі Атакама, уможливить ще кращу ідентифікацію та характеристику таких невловимих об’єктів.
Пошук і вивчення віддалених надмасивних чорних дір може пролити світло на деякі таємниці раннього Всесвіту, зокрема й те, як вони та їхні галактики сформувалися й еволюціонували. Але це не єдина причина, чому Вольф шукає їх. «Особисто мені просто подобається погоня», — каже він. «Упродовж кількох хвилин на день я знову відчуваю себе дитиною, яка грає в пошуки скарбів, і тепер я використовую для цього все, чому навчився».
Примітки
[1] Кілька років тому NASA та Європейське космічне агентство повідомили, що Rосмічний телескоп імені Габбла виявив квазар J043947.08+163415.7, яскравість якого сягає 600 трильйонів сонць. Однак яскравість цього квазара була збільшена галактикою — «лінзою» , розташованою між нами та віддаленим квазаром. Фактична світність J043947.08+163415.7 оцінюється приблизно в 11 трильйонів сонць (1 трильйон — це мільйон мільйонів: 1 000 000 000 000 або 1012).
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
